开关电源的新技术及其应用

中国人民解放军石家庄机械化步兵学院 曹 腾 吕鹏飞



开关电源的新技术及其应用

中国人民解放军石家庄机械化步兵学院 曹 腾 吕鹏飞

【摘要】电源在电子设备领域占有重要地位。我国的电子技术快速发展，经济水平不断提高。对开关电源的要求相应更高。电源开关在我国各个领域应用广泛，相应的科技水平较之前得到很大提高。文章主要论述开关电源的分类以及开关电源的新型技术。

【关键词】开关电源；新技术；应用

0 引言

开关电源的具有效率高、体积小以及重量轻等优点。随着我国的电子技术的快速发展，电子设备种类更为繁多，任何电子设备都需要搭配可靠安全的电源，开关电源由于其独特优势，在我国电子设备领域应用十分广泛。开关电源从问世以来便发挥其独特优势，我国电源界对开关电源非常重视，开关电源是一项具有发展前途的全新的技术产品，并且产品朝着短小、轻便、稳定、安全的方向不断进步。

1 开关电源定义

开关电源作为线性稳压电源替代品而出现，开关电源相对应的产品是稳压电源。开关电源所指的是电路中电子器件处在开关状态的一种电源。假如将电子电路（AC-DC 电路、AC-AC、DC-AC 电路、电路DC-DC 这四种电路看作是电源电路，那么所有电子电路可以当做是开关电源电路。然而在实际情况中，只有同时具备这些条件的电源才是开关电源,这些条件包括：开关、高频、直流。[1]

2 开关电源的分类

开关电源正在向轻短小薄、低噪音。抗电磁干扰等方向发展。逐步成为电源技术领域中重要的电子器件，开关电源主要分成这几类DC/DC和AC/DC。或者AC/AC以及DC/AC。例如逆变器。

3 开关电源工作方式

首先，自激式自激的方式通过外部的激励信号能够独立自行发生振荡，因此，自激式可以视作为变压器作反馈的振荡电路。其次，他激式 该方式主要依靠外部的激励来保持振荡。开关电源实际的使用过程中，第一种方式运用最为普遍以及广泛。例如，我们家里使用的电器的开关电源，通过整流桥的作用，220伏特的电流转换后变成300伏特的直流电，经过滤波之后，通过变压器进入开关集电极产生高频段的振荡。。通过整流过程、滤波过程、稳压过程之后直流电压给家用电器提供电能。

4 开关电源的新技术

4.1 高频化

当前，微处理器的尺寸小，传统电源不适应其规格。因此要求电源尺寸减小、重量减轻、结构紧密。为了达到微处理器的适用要求，应当缩小电源的体积。根据电力理论，电器重量、体积和频率成反比。简单地来讲。电器体积缩小，重量减轻应当提高工作频率。因此，电源体积缩小以及重量减轻可以通过提高工作频率加以实现。当频率从几十赫兹提升至几千赫兹，电源体积可以明显缩小，重量显著减轻。

4.2 集成化以及模板化

所谓集成化，是指将电子设备集合在一处，不是一个设备单独工作，多个设备集合在一处发挥作用。开关电源使用安装多个元件以及驱动达到集成化使用效果。模板化是指元件、电路采取同样的组合模式，提高开关电源工作效率。模板化设计最大的特点在于放弃连线，减少寄生效应。不但促使开关电源使用更为灵活方便，而且由于承受应力缩小，电源使用寿命增强。

4.3 软开关技术

给予对照组患者传统开腹手术治疗，患者行腰硬联合麻醉，麻醉后打开腹腔，进行粘连松解手术，尽可能保证患者的输卵管恢复到正常的解剖结构。观察组患者采用腹腔镜手术治疗，对患者进行气管插管，行全身麻醉。患者采取膀胱截石位，于患者脐部约10 mm的范围内行一切口，置入腹腔镜；同时在患者两侧髂前上棘内3 cm处行两个5 mm的切口，对输卵管和子宫进行美蓝通液治疗，针对患者的具体情况进行针对性的治疗方法。手术完成后，给予患者右旋糖酐、地塞米松、强大霉素等预防粘连，同时给予患者抗炎、抗感染及活血化瘀等治疗。

软开关技术是保障电源高频的重要技术，通过应用谐振原理，促使元器件的电压按照正弦的规律变化，电压为零时器件开通。电流为零时，器件关闭。因此，软开关技术通常称为零电压技术。软开关技术在开关电源中得到广泛的应用，相对于硬开关技术，软开关技术减少了开关损耗。

4.4 功率因数校正技术

功率因数的定义是有功功率以及视在功率二者之间的比植。一般来讲，开关电源都会采用整流桥以及滤波电容，滤波电容具有充电放电的功能，滤波电容电压的最小值不是零并且与最大值相差不大。为了促使电压平滑直流输出并且保障输入电流为正弦波，因此需要加入功率因数校正电路，保障电压稳定输出。

5 开关电源发展趋势

5.1 绿色化

绿色化是指电源没有污染。分布式的体系结构已经形成并且在许多领域广泛使用，电源开关的发展方向也向着高功率以及高频化发展。然而，开关电源会对电网造成污染成为电网中的污染源头，主要的原因在于输入侧的形成尖峰脉冲。目前，电工委员会为了防止电器对电网的污染，制定了一系列的规范以及标准。一般情况下，将功率因数校对机器按照标准安装在转换器上减轻污染。在开关电源的广泛应用的过程中，逐步出现许多新的问题以及考研，例如寄生元件导致电磁辐射的强度更大。所以，产品应当满足电工委员会制定的标准，保障开关电源绿色化。

5.2 抗电磁干扰

分布式体系中，开关电源的体积非常小，开关的工作频率非常高以及功率大等特点，因此会产生一系列的电磁干扰以及噪音。所以，以后的开关电源要求控制电磁干扰以及降低噪音。开关电源主要产生射频干扰原因是由于变换器的工作波形于电源有负面影响。此外，整流器、二极管、开关器件以及闭合电路都是噪音产生源。

开关电源电容滤波以及整流桥会产生尖脉冲状的电流波，功率因数低从而导致整体功率低，在此基础上增添功率因数校正器能起到很大的改善效果，保障功率因数能够到达1 ，提高了功率因数。

5.4 过流过压保护

在开关电源中配上过流过压保护的电路，一旦出现过流、过压或者短路的情况可以自动快速地切断电源，保障了开关电源的安全性。

5.5 扩大电压输出范围

目前，开关电源电源过低，因此整流二级管必须拥有优良的性能。在运用整流技术的时候要求使用MOSFET开关，此开关的传导性能够保证整流电路处在地损耗的水平，降低整流电路的损耗。现在已经研究出电阻10欧姆以下的MOSFET开关，损耗程度降到更低的水平。

6 开关电源的选用

开关电源由于自身属于多极串联的电路，一般输入的干扰难以通过，相对于线性电源在电压输出稳定这一点上占有很大优势，输出的电压一般稳定度在百分之0.5以上，百分之1以下。

6.1 输出电流选择

由于开关电源的工作效率比较高，一般都能够到达百分之80，所以在输出电流的选择上应当准确测量用电设备使用过程的最大电流，从而在选择开关电源上，能够确保节省开支，不但节约能源而且能够买到更具性价比的产品。

6.2 接地

开关电源相对于线性的电源更加容易产生干扰，对于干扰敏感的设备应当采取接地的方式降低干扰。因此，开关电源中一般都附带电磁兼容滤器。例如利华技术的开关电源能够将FG端口接用户机壳或者接地，从而促使电磁兼容减轻干扰。

6.3 保护电路

开关电源在设计过程中应当设计过流过热或者短路的保护电路。在设计时候首先需要保护重要的电源模块，此外保护电路中的参数设置应当和用电设备工作时候的特性相结合考虑，避免用户开关电源或者用电器损坏，增加电源或用电器使用寿命。

7 开关电源应用

开关电源应用主要体现在以下几个方面：1电子计算器、存储装置、中央处理器应用开关电源2有线通讯设备、户内通讯设备、程控交换机应用开关电源3工厂自动化、数控机床、空调设备、机器人应用开关电源4自动售货机、现金存储机、交付机应用开关电源5医疗设备、液晶显示器、汽车电子装置应用开关电源 6游戏机应用开关电源7数字音响以及电子乐器应用开关电源8充电器插头应用开关电源9录像机以及电视机应用开关电源10个人传真机、文字书写机、复印机应用开关电源。

8 结语

最近几年，开关电源新技术引起了我国的电源界的普遍关注，开关电源技术也广泛应用在各个领域。对于我国的电子工业、电子经济发展起到良好的作用。开关电源技术日趋成熟向着更绿色、更便捷、抗干扰的方向快速前进。本文主要论述了开关的基本概念以及目前几类常见电源开关类型，简单介绍了开关电源的工作方式。阐述了开关电源的发展方向。未来开关电源开关电源更小更轻更便携，朝着更绿色更抗干扰更加安全的方向发展。目前，开关电源已经在多个领域得到应用且市场反应良好，以后应用范围将会更加广阔，开关电源前景不可限量。

参考文献

[1]沙占友,王彦明,葛家怡,赵立志.开关电源的新技术及其应用[J].电力电子技术,2003,03:69-71.

[2]王星.直流开关电源的新技术应用与发展[J].山西电子技术,2012,01:33-34.

[3]陈天乐.开关电源的新技术与发展前景[J].通信电源技术,2014,02:101-102.

[4]赵军.开关电源技术的发展[J].船电技术,2005,05:13-16.

曹腾（1993—），男，陕西榆林人，中国人民解放军石家庄机械化步兵学院学员，研究方向：电气工程。

作者简介：